Transformations chimiques: oxydo-réduction

1. Exemple de réaction d'oxydoréduction: ions cuivres et fer métallique
2. Définitions
3. Les couples d’oxydoréduction
4. Ecrire une équation d'oxydoréduction 

1) Exemple de réaction d'oxydoréduction: ions cuivres et fer métallique

Lors de cette transformation les ions cuivres Cu²⁺ se transforment cuivre métallique Cu et le fer métallique Fe se transforme en ions fer II Fe²⁺.

L'équation de réaction, dite équation d'oxydréduction s'écrit:
Cu²⁺  +  Fe →  Cu  +   Fe²⁺
La transformation de chaque élément (cuivre et fer) peut être décrite séparément par une demi-équation de réaction:

•  Cu²⁺  +  2e →  Cu  

Cette demi-équation indique que l'ion cuivre se transforme en atome de cuivre par gain de deux électrons. Cette transformation est une réduction car le cuivre gagne des électrons

•  Fe →  Fe²⁺ + 2e

Cette demi-équation indique que l'atome de fer se transforme en ion fer par gain de deux électron. Cette transformation est une oxydation car le fer perd des électrons.

On dit aussi que:

• le l'ion cuivre est un oxydant car il provoque l'oxydation du fer
• l'atome de fer est un réducteur car il provoque la  réduction de l'ion cuivre

2) Définitions

• Une oxydation est une transformation chimique traduisant une perte d’électrons 
• Une réduction est une transformation chimique traduisant un gain d’électron
• Un oxydant est une espèce chimique  qui capture un ou plusieurs électrons au cours d’une transformation chimique.
• Un réducteur est une espèce chimique qui cède un ou plusieurs électrons au cours d’une transformation chimique
• Une réaction d’oxydoréduction est une réaction au cours de laquelle on peut mettre en évidence un échange d'électrons entre un réducteur qui fournit des électrons et un oxydant qui les capte.

Pour retenir plus facilement:

• un Réducteur Réduit, il Rend des électrons
• un Oxydant Oxyde, il Obtient des électrons

La solution demeurant électriquement neutre, le nombre d’électrons captés par les espèces oxydantes est égale au nombre d’électrons cédés par les espèces réductrices. 

3) Les couples d’oxydoréduction

Suivant  les  conditions  expérimentales  il  est  possible, par exemple,  de  passer  de  l'oxydant  Cu²⁺   au  réducteur  Cu  ou  inversement de passer de Cu à Cu²⁺:

• On  dit  que  les  2  espèces  Cu²⁺  et  Cu  sont conjuguées  et  forment  un  couple oxydant / réducteur noté Cu²⁺ / Cu.

• Ce couple est défini par la demi équation électronique suivante :  Cu²⁺  + 2 e   =   Cu

Le signe "=" indique la possibilité de passer d’une forme à l'autre suivant les conditions expérimentales.

4) Ecrire une équation d'oxydoréduction

Une réaction d’oxydoréduction met en jeu un transfert d’électrons entre deux espèces chimique
appartenant à deux couples d’oxydoréduction Ox1 /Red1  et Ox2/Red2

Demi équations électroniques:
Ox1/Red1  : Ox1 + n1e →Red1
Ox2/Red2  : Ox2 + n2e –→Red2

L’oxydant Ox1 d’un couple oxyde le réducteur Red2 d’un autre couple
Les demi équations s’écrivent alors (on inverse l’écriture du couple de l’espèce réductrice)

Ox1/Red1  : Ox1 + n1e → Red1 (a)
Ox2/Red2  : Red2 → Ox2 + n2e(b)

À retenir: Le nombre d’électron échangé par l’espèce oxydante et l’espèce réductrice doit être le même. Il faut alors multiplier les deux demi équations électroniques par des coefficients afin de faire apparaître un nombre identique d’électrons échangés

Exemple
L’ion argent Ag⁺ oxyde le cuivre métallique Cu pour donner des atomes d’argent et des ions cuivre Cu²⁺.
Etape n°1 Inventorier les couples mis en jeu et demi équations électroniques correspondantes
Couples mis en jeu:

• Ag⁺ /Ag  :     demi équation pour l’espèce oxydante   Ag⁺ +e →Ag (a)
• Cu²⁺/Cu :   demi équation pour l’espèce réductrice   Cu → Cu²⁺ + 2e (b)

Etape n°2 Multiplier les deux membres de chaque équation afin que le nombre d’électrons échangés soit le même:

• (a)×2  2 Ag⁺ + 2 e- → 2 Ag
• (b)×1  Cu    → Cu²⁺ + 2e

Etape n°3 Ajouter membre à membre les deux demi équations en tenant compte des coefficients
multiplicatifs:
 
(a)×2 + (b)×1
2 Ag⁺ + Cu + 2e →2 Ag + Cu²⁺ +2e

Etape n°4  Supprimer les électrons qui doivent apparaître en même nombre dans les deux
membres de l’équation

2 Ag⁺ + Cu  → 2 Ag + Cu²⁺